Tecniche di trasporto e collocazione

In analogia con le tecniche di escavo, anche il trasporto e lo sversamento di sedimenti possono essere effettuati con svariate tecniche, idrauliche o meccaniche, il cui impiego dipende in larga misura dalla loro destinazione finale.

Nel primo caso il sedimento viene tipicamente trasportato mediante l’utilizzo di condotte, garantendo così la continuità delle operazioni di trasferimento.

Nel secondo caso le operazioni possono essere continue o meno secondo la tipologia di strumenti adottati per il trasporto: l’utilizzo di nastri trasportatori permette la continuità delle operazioni, mentre il trasporto mediante natanti (che possono coincidere con la stessa draga) è discontinuo (ciclo di carico – trasporto – scarico).

Lo schema in Figura 2.9 illustra le possibili collocazioni finali del sedimento movimentato in funzione del sito di destinazione (ambiente conterminato, aree costiere e al largo), principalmente disciplinate dal D.M. 15 luglio 2016, n. 173.

Figura 2.9 - Possibili collocazioni finali dei sedimenti movimentati in ambiente conterminato (es. colmate), aree costiere (litoranee e di transizione) e al largo. [Da CEDA/IADC (2018) modificato].

Nel successivo paragrafo sono brevemente illustrate le principali tecniche di trasporto e sversamento dei sedimenti più comunemente utilizzate soprattutto in aree costiere (ai fini di ripascimento in aree litoranee e di ripristino morfologico in aree di transizione) e al largo (oltre le 3 miglia o a profondità superiori ai 200 m).

2.3.1 Trasporto dei sedimenti dragati

Il trasporto del materiale dragato è generalmente effettuato mediante natanti. In particolare, quando nelle operazioni di escavo sono impiegate draghe aspiranti semoventi con pozzo di carico (TSHD), è la stessa draga, una volta completate le operazioni di caricamento del materiale, a trasportare il materiale verso il sito di destinazione. Nei casi in cui le operazioni di escavo siano effettuate con draghe idrauliche differenti dalle TSHD (es. aspiranti stazionarie con disgregatore – CD o senza disgregatore –SD) o, alternativamente, con draghe di tipo meccanico (es. draghe a cucchiaio – BHD, draghe a grappo o benna mordente –GD) il sedimento dragato viene generalmente trasportato da appositi natanti (es. chiatte o bettoline), frequentemente indicati come “barge”, che fungono da vettore tra il sito di escavo e il sito di sversamento.

Le barges possono essere suddivise in due categorie (Vlasblom, 2003), sulla base della possibilità di scaricare autonomamente il materiale (self-unloading barges) o della necessità di ricorrere a un mezzo esterno (non-self-unloading barges). Nel primo caso, in analogia alle TSHD, la barge (o split barge) è generalmente dotata di un’apertura totale in senso longitudinale o di un sistema di aperture multiple nel fondo dello scafo (nella Figura 2.10 si riporta lo schema di una draga idraulica del tipo Split Hopper Barge – SHB).

34

Nel secondo caso il sedimento caricato sulla bettolina deve essere a sua volta prelevato con idonei mezzi di tipo meccanico o idraulico (tipicamente i mezzi utilizzati sono della stessa tipologia di quelli impiegati per l’escavo del materiale).

2.3.2 Sversamento mediante aperture dello scafo (dumping)

Lo sversamento del materiale effettuato con apertura dello scafo viene detto dumping. Il principale requisito che deve essere garantito in un’operazione di dumping è la rapidità dell’operazione: lo svuotamento dello scafo deve avvenire nel più breve tempo possibile, garantendo che, per qualsiasi tipologia di materiale, il residuo nel serbatoio (tramoggia) sia limitato a una quantità trascurabile. Le modalità di rilascio del materiale possono variare in relazione alla configurazione delle aperture presenti nello scafo. In particolare, lo scafo può essere costituito da portelloni scorrevoli o del tipo “a valvola”, posizionati lateralmente o al fondo, oppure da sistemi di apertura totale o parziale in senso longitudinale (split barge, Figura 2.10), con meccanismi di apertura e chiusura generalmente gestiti da un impianto idraulico di cui è dotato il mezzo.

Figura 2.10 - Split Hopper Barge (SHB). Da Becker et al. (2015). Esempio di sistemi di apertura parziale in senso longitudinale (split barge)

Meccanismi di rilascio dei sedimenti

Un’operazione di sversamento di sedimento mediante dumping determina un rilascio di sedimento lungo la colonna d’acqua e, in misura significativamente maggiore, in corrispondenza dello strato prossimo al fondo, laddove la massa di sedimento rilasciata impatta il fondale, per la contestuale messa in sospensione del sedimento costituente il fondale originale (Figura 2.11). L’incremento della concentrazione di sedimento in colonna d’acqua dipende significativamente dalla granulometria del sedimento sversato, dalla composizione del fondale, dalla geometria dell’apertura dello scafo e dalla rapidità dello sversamento.

35

2.3.3 Sversamento mediante pompaggio idraulico

Lo sversamento del materiale mediante pompaggio idraulico è un’opzione prevalentemente utilizzata in caso di ripascimento di spiaggia (emersa e/o sommersa), di interventi di ripristino morfologico in aree intertidali e di deposizione del materiale in ambiente conterminato.

L’utilizzo del materiale ai fini di ripascimento e di ripristino morfologico può essere associato a varie tecniche di deposizione/rilascio, scelte in funzione della granulometria e dei volumi complessivi dei sedimenti richiesti per l’intervento in oggetto.

Si riportano nel seguito alcune osservazioni di tipo pratico sulle tecniche di sversamento per interventi di ripascimento e ripristino morfologico mediante pompaggio idraulico (un’analisi accurata esula dall’obiettivo del presente documento).

- La velocità con la quale la miscela acqua-sedimento viene rilanciata dalle pompe e, di conseguenza, le dinamiche che avvengono all’interfaccia aria-acqua, risulta fortemente dipendente, oltre che dalla potenza delle pompe impiegate, anche e soprattutto dalla composizione della miscela (che in taluni casi può presentare un rapporto sedimento/acqua pari a 1/10) e dalla granulometria del materiale interessato.

- Gli interventi di ripascimento di spiaggia emersa e sommersa con sabbia (non grossolana) possono presentare volumi complessivi elevati³ e sono frequentemente (ma non esclusivamente) effettuati mediante sistemi di pompaggio idraulico. In questi casi il sedimento, precedentemente caricato su draghe idrauliche autocaricanti-refluenti e trattato con immissione di acqua, può essere refluito verso la spiaggia con due possibili tecniche:

o rilancio della miscela acqua-sedimento mediante sistema idraulico di pompe centrifughe e condotte sommerse o galleggianti (Figura 2.12, a sinistra). Il sedimento, una volta depositato nell’area oggetto del ripascimento (in genere a ridosso della battigia o direttamente in ambiente sommerso), dovrà essere distribuito e regolarizzato mediante l’ausilio di ulteriori mezzi (es. escavatori, Figura 2.13);

o rilancio della miscela acqua-sedimento senza l’ausilio di condotte. Per la forma arcuata che presenta il getto della miscela pompata direttamente dal natante verso la spiaggia, questa tecnica è frequentemente denominata rainbowing (Figura 2.12, a destra).

- Per gli interventi di ripristino morfologico in ambienti di transizione con volumetrie consistenti la tecnica più frequentemente utilizzata per la collocazione del materiale all’interno delle conterminazioni è il pompaggio idraulico (Figura 2.14).

3

Nel D.M. 173/2016 si riporta per gli interventi di ripascimento la distinzione in: piccoli interventi annuali che comportano un apporto complessivo di sabbia inferiore a 5.000 m³, interventi di media entità con volumi complessivi annui tra 5.000 m³ e 40.000 m³ ed interventi di notevole entità con volumi complessivi superiori ai 40.000 m³ annui.

36

Figura 2.12 - Esempio di sistemi di sversamento con pompe centrifughe e condotte sommerse o galleggianti (a sinistra, fonte ISPRA) e di sistemi di sversamento del tipo rainbowing (a destra, fonte ISPRA).

Figura 2.13 - Esempio di ridistribuzione e regolarizzazione del sedimento sversato mediante mezzi meccanici (fonte ISPRA).

Figura 2.14 - Esempi di refluimento per ripristino morfologico in ambienti di transizione, con conterminazioni provvisorie costituite da sistemi di pali e reti filtranti (fonte ISPRA)

È opportuno altresì fare menzione a mezzi navali speciali denominati “Fallpipe Vessel (FPV)” frequentemente impiegati al largo per il ricoprimento di cavi e/o condotte sottomarine (pipelines) o per la preparazione del fondale marino a ospitare il posizionamento di strutture offshore. Tali mezzi sono auto-propulsi ed equipaggiati con una tubazione flessibile che viene calata al di sotto dello scafo, anche per centinaia di metri di profondità. Attraverso un opportuno sistema idraulico, una miscela di acqua e materiale (non di rado grossolano) viene veicolata attraverso la tubazione fino al fondale marino. A tali mezzi, generalmente utilizzati quando si richiede una elevata precisione nel posizionamento del materiale sul fondale marino, è spesso associato l’impiego di Veicoli a Controllo Remoto (i cosiddetti ROV – Remotely Operated Vehicle) per garantire un migliore posizionamento.

37

Le tecniche di collocazione del sedimento sono generalmente associate a un meccanismo di rilascio dei sedimenti lungo l’intera colonna d’acqua: il materiale, rilasciato in corrispondenza della superficie, tende progressivamente a sedimentare con una velocità che è funzione della propria granulometria e delle condizioni idrodinamiche locali. Nel processo di migrazione del sedimento verso il fondale, parte del materiale viene progressivamente ed uniformemente perso lungo la colonna d’acqua.

La tecnica di ripascimento mediante rainbowing induce un’elevata dispersione del sedimento immesso nella colonna d’acqua, tanto che non di rado si riscontra un deficit significativo tra il volume di materiale sversato ed il volume effettivamente sedimentato nell’area target, tipicamente previsto in fase di progettazione dell’intervento. Tali differenze di volume risultano minori utilizzando tecniche che riducono drasticamente il tempo di immissione (es. dumping).

Gli interventi di ripristino morfologico, in virtù della granulometria generalmente medio-fine dei sedimenti sversati e dei bassi fondali degli ambiti d’intervento, possono divenire sorgenti di dispersione del materiale non ancora consolidato attraverso i varchi delle conterminazioni in casi di eventi particolare intensità (es. eccezionale alta marea).

Il fenomeno del rilascio dei sedimenti a seguito di posa di materiale mediante FPV non è stato molto studiato. In generale si può affermare che siano validi gli stessi meccanismi di rilascio illustrati per il dumping.

2.3.4 Sversamento con mezzi di tipo meccanico

I mezzi di tipo meccanico (es. draga a cucchiaio e a benna mordente) prelevano il materiale dalla bettolina (barge) e lo sversano in colonna d’acqua, secondo un procedimento meccanico inverso rispetto a quello descritto in precedenza (par. 2.2.1).

Lo sversamento con mezzi di tipo meccanico è generalmente utilizzato per interventi di ripascimento di spiaggia (emersa e sommersa) con sedimenti a granulometria grossolana (sabbia grossolana, ghiaie), o per interventi di ripristino morfologico in aree di transizione, che presentano in genere volumi complessivi limitati.In questi casi, la tecnica più frequentemente utilizzata per la collocazione del materiale è l’impiego di pontoni dotati di escavatore a benna o a cucchiaio: mediante l’escavatore il materiale, preventivamente dragato e collocato sul pontone, viene prelevato dal pontone e rilasciato sulla superficie dell’acqua sulla verticale del punto desiderato per il rilascio.

Meccanismi di rilascio dei sedimenti

I meccanismi di rilascio sono considerabili analoghi a quelli illustrati per lo sversamento attraverso aperture dello scafo (dumping).